Laboratorio de Termodinámica. “Ley de Boyle”.

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Laboratorio de Termodinámica.

Reporte de laboratorio: Práctica 2,

“Ley de Boyle”.

Instructor:

Dr. Carlos Martín Cortés Romero

Realizado por:

267630 Domínguez Sánchez Consuelo Abigail

267693 García Bárcenas Alejandro

267625 Granados Chaparro Rafael

244065 Juárez Moreno María Guadalupe

Fecha de realización: Febrero 2, 2018.

Fecha de entrega: Febrero 9, 2018.

1. Objetivo. 

• Determinar el volumen de un gas confinado al variar la presión.

1. Introducción.

La presión es una de las variables físicas que modifican el comportamiento de un gas, se define como la fuerza aplicada en un área determinada. Esta magnitud mide el efecto deformador o capacidad de penetración de una fuerza. Su unidad en el sistema internacional de medidas es   se conoce como Pascal (Pa) y representa la presión ejercida por un Newton de fuerza sobre una superficie de metro cuadrado. [pic 2]

La ley de Boyle, establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, es decir, que, si el volumen del contenedor aumenta, la presión en su interior disminuye y, viceversa, si el volumen del contenedor disminuye, la presión en su interior aumenta (Figura 1), teniendo como consideración que la temperatura y cantidad de materia son constantes.

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 Figura 1. Graficas de Boyle.

1. Antecedentes.

Robert Boyle (1927, 1691), fue un matemático irlandés, que realizó importantes contribuciones a la Física y la Química, pero es mayormente conocido por “Las leyes de Boyle” en donde describe el comportamiento del gas ideal.

Para establecer la ley de Boyle, Robert Boyle llevó a cabo experimentos con el aire para encontrar la relación que existe entre el volumen y la presión.

Tomó un tubo de vidrio en forma de “U” y vertió mercurio hasta que los niveles en ambas ramas fuesen iguales, en esta forma se tiene el volumen del aire V a la presión atmosférica P en el extremo sellado, una vez que las ramas de mercurio tienen el mismo nivel vertió más mercurio hasta lograr un desnivel, midiendo la columna de aire encerrado obtuvo el nuevo volumen V1, y a la par también midió la nueva presión P1 de este volumen de gas (Figura 2).   [pic 6]

                                                                                                         Figura 2. Experimentos de Boyle.

Después de varias lecturas con este dispositivo, Boyle encontró que, al incrementar la presión sobre un gas confinado, éste reducía su volumen en la misma proporción.

1. Metodología.

1. Materiales y reactivos.

• Material.

Jeringa 60mL con su émbolo.

Jeringa 1mL con su émbolo.

2 Soportes universales.

Pinza para matraz.

Pinza tres dedos chica.

Tapón de hule no.5.

Placa de madera o acrílico (20x20cm).

Pegamento de secado rápido (Ciano acrilato).

Caja de cerillos.

Bote lleno con arena.

Bote con cemento o yeso (Deberá estar seco).

Balanza granataria.

2 Hojas de papel milimétrico.

• Reactivos y soluciones.

Sin reactivos o soluciones.

1. Requerimientos.

Los requerimientos de seguridad son los básicos: Vestido apropiado (pantalón largo, zapato cerrado, cabello recogido), bata de algodón y lentes de seguridad.

1. Disposición de residuos.

Ninguno.

1. Procedimiento.

Parte A. Observaciones cualitativas sobre compresibilidad.

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Parte B. Relación cuantitativa entre la presión y el volumen de un gas

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Parte C.  Determinación de la masa de un objeto.              Figura 3.-Diagrama del equipo utilizado. [pic 9]

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1. Resultados y análisis de resultados.

IV. 1. Cálculos.

Se tomaron los pesos y volúmenes desplazados por las jeringas de 3 ml y 5 ml de 8 objetos variados, con rangos de pesos de 0.172 Kg  a 0.613 Kg. Utilizando la aceleración como el valor de la gravedad a= 9.807 m/s2, así como el área del embolo utilizando .00001320 m 2 se obtuvieron los siguientes resultados, tomando como consideración el peso de la base de cartón de 20x20 con el embolo = 0.03715 Kg.

Tabla 1.-Valores experimentales.

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